François Bayle naît à Madagascar et grandit dans les Îles Comores, où il reste jusqu'à ses 14 ans. Il mène par la suite ses études à Bordeaux. Autodidacte dans sa formation musicale, il suit, en parallèle de son activité d'institueur, la classe d'Olivier Messiaen, puis les cours d'été à Darmstadt tous les ans de 1959 à 1962 avec Karlheinz Stockhausen.

En 1960, Pierre Schaeffer l'embauche au secrétariat général du Service de la Recherche nouvellement créé. À partir de 1962, il est officieusement responsable du Groupe de Recherches Musicales (GRM), poste qui lui sera attribué officiellement en 1966. Ce qu'il nomme ses « premières créations véritables » datent de cette même année, avec en premier lieu Espaces inhabitables (1966) — bien qu'en 1962 il ait déjà composé la musique de Trois Portraits d'un Oiseau-Qui-N'existe-Pas, court-métrage remarqué de Robert Lapoujade qui travaille lui aussi au Service de la Recherche. En 1975, à l'occasion de l'éclatement de l'ORTF est créé l'Institut national de l'Audiovisuel auquel est rattaché le GRM : François Bayle devient alors chef du département Ina-GRM.

Il y est notamment à l'origine de la conception de l'Acousmonium en 1974, anime la collection de disques Ina-GRM à partir de 1976, produit des concerts, en particulier le « Cycle acousmatique » ainsi que des émissions régulières sur France Musique (avec entre autres Acousmathèque à partir de 1985) et soutient les développements d'instruments musicaux de technologie avancée, tels que les logiciels Syter, les GRM Tools ou encore MIDI Formers.

Comme compositeur François Bayle présente souvent sa production comme des « utopies », ces oeuvres construites en formes de suites, parcours, initiations — L'Expérience Acoustique (1972), Erosphère (1980), Son Vitesse-Lumière (1983), Aéroformes (1986), Fabulae (1992), La Main vide (1994) — et qui, en se renouvelant au fil des années, travaillent « comme de l'écriture » les textes et textures de sons, les techniques formelles, matières à idées, métaformes et métaphores.

Autre utopie, dédiée à la pure « écoute », l'Acousmonium, conçu comme un « espace de projection » pénétrable, disposé en vue d'immersion sonore, d'une polyphonie spatialisée, articulée et dirigée.

Prix et distinctions

• Grand Prix Charles Cros 1999 (pour l’ensemble du Catalogue CD Magison) ;
• Officier dans l’Ordre National du Mérite 1997 ;
• Grand Prix de la Musique de la Ville de Paris 1996 ;
• Chevalier de la Légion d’Honneur 1991 ;
• Prix Ars Electronica Linz 1989 ;
• Commandeur des Arts et Lettres 1986 ;
• Grand Prix National du Disque 1981 ;
• Grand Prix des Compositeurs SACEM 1978.